بهبود قابلیت اطمینان آشکارسازی توزیع شده در شبکه های حسگر بیسیم خوشه بندی شده

از کلیدی ترین کاربردهای شبکههای حسگر بیسیم آشکارسازی رخداد یک واقعه است که بایستی با دقت حداکثر و باتوجه به محدودیتهای موجود در شبکههای حسگر بیسیم انجام گیرد. علیرغم این که تاکنون روشهای متعددی برای حل مسئله آشکارسازی توزیعشده در شبکه های حسگر بیسیم ارائه شده است، این مسئله همچنان جدید و بکر می باشد. مسائل مطرح در زمینه آشکارسازی در شبکههای حسگر بیسیم عمدتاً عبارتند از: قانون ترکیب، قانون آشکارسازی در حسگرها، مقابله با اثرات کانالهای مخابراتی، همبستگی بین تصمیم های حسگرها، نویز حسگرها و اثر خوشهبندی حسگرها. در کنار روشهایی که سعی در ساده نمودن پیادهسازی آشکارسازی توزیعشده دارند، بسیاری از روشهای ارائه شده پیچیده بوده،برای پیاده سازی روی شبکههای حسگر بیسیم مناسب نیستند. علاوه بر این به تحلیل رفتار آشکارسازی که جهت طراحی لازم است اهمیت چندانی داده نشده است. روشهای مختلف آشکارسازی توزیعشده برحسب خطای آشکارسازی، مشخصه و در نظر گرفتن محدودیتهای شبکه های حسگر بیسیم، به خصوص طول عمر شبکه، عملکرد گیرنده قابل مقایسه اند. از آنجا که با افزایش تعداد حسگرها ملاحظات مربوط به ساختار شبکه قابل توجه میشود، شایسته است شبکه ابتدا خوشه بندی شود و سپس عملیات آشکارسازی در هر خوشه انجام گیرد. خوشه بندی علاوه بر ارائه مزیتهایی در زمینه پیاده سازی، در بسیاری از کاربردهایی که نیاز به نظارت بر مناطق مختلف میباشد اجتناب ناپذیر است. در این رساله ابتدا یک روش بهینه جدید برای خوشه بندی شبکه های حسگر بیسیم با استفاده از یک الگوریتم بهینه سازی چندهدفی پیشنهاد میشود و سپس دو روش جدید برای آشکارسازی توزیع شده ارائه میگردد. در روش پیشنهادی خوشه بندی، شبکه حسگر به صورتی خوشه بندی میشود که همزمان طول عمر شبکه و تأخیر ارسال داده ها به مرکز داده بهینه باشد. پس از این که شبکه حسگر خوشه بندی گردید، در هر خوشه یک گره به عنوان سرخوشه انتخاب می شود که تصمیم های اعضای خوشه را ترکیب و نتیجه را به مرکز داده ارسال میکند. در روش اول پیشنهادی برای آشکارسازی توزیع شده، ترکیب تصمیمهای گرهها در حین ارسال آنها به سرخوشه انجام می شود. در این روش هر گره با استفاده از مشاهده خود و تصمیمهای دریافتی از گرههای قبلی عمل آشکارسازی را مبتنی بر بیشینه سازی احتمال پسین فرضیه انجام میدهد. نشان داده می شود که این روش نسبت به روشهای دیگری که در آنها تصمیم های گره ها به صورت چند گامی به سرخوشه ارسال میگردد به قابلیت اطمینان مناسب تری منتهی می شود. روش دوم برای شبکه هایی ارائه شده است که ارسال داده در آنها به صورت تک گام از اعضای خوشه به سرخوشه انجام میشود. هدف روش دوم بهینهسازی رفتار آشکارسازی شبکه با توجه به معیار نیمن-پیرسون است. در این روش، هر گره نسبت سیگنال به نویز دریافتی اش را تخمین می زند تا در مرکز داده از آن برای وزن دادن به تصمیم آن گره استفاده شود. روشهایی برای تحلیل رفتار آشکارسازی شبکه ارائه شده است که صحت آنها را با شبیه سازی نشان میدهیم.